用于等温化学反应器的热交换单元制造技术

用于等温的或拟等温的化学反应器的板式热交换单元（１２），用于在板内部循环的流体与反应物气体的往外的流之间的热交换，其中，板（１３）的壁（１４、１５）具有被合适的接合线（１０５）包围的切口（１４ｓ、１５ｓ），获得穿过板（１３）自身的贯通开口（１０４），致使所述板在横向方向上实质上可透过反应物气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
在本专利技术最一般的方面而言，本专利技术涉及用于催化化学反应的等温反应器或拟等 温反应器(pseudo-isothermal reactor)
，所述催化化学反应是在存在合适催化 剂的情况下进行并产生热量(放热反应)或吸收热量(吸热反应)的化学反应。
技术介绍
已知上述类型的许多催化化学反应要求温度保持在相当窄的最优产出范围内，补 偿由反应本身所引起的热量产生或吸收。 为此，已知用于催化化学反应的反应器包括大体圆柱形的外壳，该外壳配备有针 对反应物和反应产物的合适的入口 /出口，并且包括嵌入有热交换单元的催化层，该热交 换单元能够在放热化学反应的情况下从反应物气体中取走热量，或者反过来在吸热化学反 应的情况下提供热量。因为这样的热交换单元将反应器中的温度保持在预定范围内，补偿 了化学反应的热量增加或吸收，所以所述反应器被称为"拟等温反应器"，或者更简单的说 为"等温反应器"。 热交换单元由多个适当构造、支撑并相互连接的交换器构成，液体形态、气体形态 或相变期间的形态的合适的热交换流体(如导热油、熔盐、液态或沸腾态的水，乃至反应物 气体本身)被供给所述交换器。例如，存在一种用于放热反应的已知类型的反应器，在该反 应器中，一部分气态反应物作为冷却流体在热交换器内循环，获得对反应物自身进行预热 这一额外优点。 板式热交换器被广泛用于本文所虑及类型的等温反应器中。 例如，EP-A-1306126公开了用于径向的或轴向_径向的等温化学反应器的板式热 交换单元，该板式热交换单元包括多个热交换板，所述热交换板被大体径向布置，以长边平 行于该单元的轴而短边沿径向延伸，其中，每个板包括两个相互并置且平行的壁，所述两个 壁通过至少一个周边接缝接合，以限定用于热交换流体循环的腔室。 已经认识到，板式单元尽管具有诸如交换表面大、成本相对低廉以及便于组装的 优点，但是可能对外部气体流产生一些干扰。特别地，板式单元可能在反应区域内、在邻接 的板之间产生关于气体流的优选通道，所述优选通道彼此相对隔离。该效应可能降低所述 流的混合以及反应物之间的接触。
技术实现思路
本专利技术的主要问题在于设计和提供一种用于等温化学反应器的板式热交换单元，该板式热交换单元能够克服前述缺点，减少所述流在板之间的径向通道中的分割。 该问题是采用一种用于等温化学反应器的板式热交换单元来解决的，该板式热交换单元可用于在所述单元中循环的工作流体与馈送到反应器中的反应物气体流之间的热交换，所述单元包括多个热交换板，其中，每个板包括两个相互并置且平行的壁，所述壁通过至少一个周边接缝接合，在所述壁之间获得至少一个用于所述工作流体的循环的内部腔室，其特征在于，每个板具有配备有多个开口的一个壁，并且相对的壁配备有同样多 的、与面向前述开口的开口 ，并且该板沿着所述开口的边缘还包括所述壁之间的的接合线 (joining line)，获得穿过板的贯通开口。 根据一个优选实施例，开口被成形为在板的纵向延伸方向上延伸的如缝隙状或切 口状。更优选地，所述贯通开口被布置在多个平行的排上。 应当注意，具有相关的边缘接合线的每个开口往往使板内循环的流体偏离，具有 对于热交换的大体有益的效果。根据本专利技术的另一方面，沿着每个板，贯通开口布置在许多 平行的排上，并且所述平行的排优选是错开的，获得在板自身内部的流体的大体为蛇形的 路径，这将在下文中通过非限定的示例性实施例而变得清楚。 在一个优选实施例中，热交换单元的板具有大体模块化的结构，包括多个部分，每 个部分具有至用于热交换流体的入口歧管和出口歧管的相应的连接。用于馈送和排出流体 的歧管有利地被布置在板的两侧，使得板的每个部分(或模块)在其内部被流体按照大体 横向的方向穿过。 优选地，板的每个模块包括被制成为纵向切口或缝隙的多个贯通开口，所述贯通开口平行并且在纵向上错开，在两个壁之间获得用于热交换流体的蛇形通道。 优选地，板的贯通开口的总面积为同一板的正表面的2%至20%之间(不考虑可能的波动)，更优选为在5%至10%之间。根据一个示例性的实施例，垂直于板的纵向延伸方向测量到的开口的宽度为大约15mm。 本专利技术的目的还在于一种用于放热的或吸热的多相化学反应的等温反应器，该等温反应器具有如上所述的板式热交换单元，该板式热交换单元嵌入在催化层中。 通过所述贯通开口，热交换板在使用期间在横向方向上大体可透过反应物的气体流。其结果为所述板不妨碍往外的气体流，并且允许反应物的完全混合。通过该混合效果还可改善与板内部的流体之间的热交换，该混合效果往往使得温度均匀，避免在气体流中形成较热或次热的部分。这样，获得反应器的性能的整体提升。 根据一个优选的方面，板的模块化结构使得热交换更加高效，避免沿着板自身的 延伸方向形成"冷"区域和"热"区域。 此外，保持了在等温反应器中使用板式热交换器而获得的所有优点，诸如大交换 表面积，低成本以及安装容易。 通过下面对用于说明性而非限定性的目的而给出的结合附图的优选示例性实施 例的描述，本专利技术的特征以及优点将变得更加清楚。附图说明 图1示意性示出具有径向流的等温反应器的剖面，该反应器包括根据本专利技术的优 选实施例的板式热交换单元； 图2示出图1所示的反应器的热交换单元的板的示意性正视图； 图3示出图2所示的板的一部分的示例性截面； 图4以正视图的形式示出图2所示热交换板的一部分的细节； 图5示出图1所示热交换单元的板的一部分的立体图。具体实施例方式参考图l，所示的等温反应器1包括具有竖轴的圆柱形壳体2，该壳体2被底基板 3和顶基板4封闭，配备有分别用于馈送反应物气体和排出气态反应产物的通道5、6。 在反应器l内部限定反应区域(或环境)，大体为圆柱形且具有环形横截面的催化 筐7被支撑在反应区域。所述催化筐7基本上由外圆柱形壁8、内圆柱形壁10以及环形基 板7b构成，外圆柱形壁8与壳体2 —起限定窄宽度的间隙9。 内壁IO在中心区限定轴向通道，导管11被大体支撑在该中心区，该导管11构成 反应的气态产物的歧管。所述导管11具有封闭的顶端lla和开放的底端llb，与底基板3 的排出通道6直接流体连通。 外壁8与内壁10是带有穿孔的，以允许反应物气体从间隙9进入筐7内部，并且 允许反应的气态产物从筐7进入中心导管11。 筐7用于容纳大量合适的催化剂(未示出)，图1中示意性示出的热交换单元12 浸入催化剂且以本身已知的方式支撑。 所述热交换单元12具有整体圆柱形的环形结构，类似于所述筐7的结构。单元12 具有的外径(outer diameter)大体上等于筐7的外径，并且单元12被直径大体上等于同 一筐的内径的通道轴向穿过。 特别地，根据在图1中示意性示出的优选的、但非限制性的实施例，热交换单元12 包括多个热交换板13，所述热交换板13以三个同轴且同心的行的方式规则地分布。所述 板13被大体径向布置，以长边平行于单元12的轴，从而平行于圆柱形壳体2的轴、而短边 沿径向延伸，并且所述板13以构成多个径向组(三个一组)的方式组织。当然，根据不同 的技术应用要求，每个三板13 —组的径向组可由一对板或单个板代替，所述一对板或单个 板的尺寸被设计成占据筐7的整个径向范围。 工作热交换流体被馈送到板13的内部，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于等温化学反应器（１）的板式热交换单元（１２），可用于在所述单元（１２）中循环的工作流体与馈送到反应器（１）中的反应物气体流之间的热交换，所述单元（１２）包括多个热交换板（１３），其中，每个板（１３）包括两个相互并置且平行的壁（１４、１５），所述壁通过至少一个周边接缝（１６）接合，在所述壁（１４、１５）之间获得至少一个用于所述工作流体的循环的内部腔室（１７），其特征在于，每个板（１３）具有配备有多个开口（１４ｓ）的壁（１４）以及配备有同样多的面向所述开口（１４ｓ）的开口（１５ｓ）的相对的壁（１５），并且所述板还包括在所述壁之间的、沿着所述开口（１４ｓ、１５ｓ）的边缘的接合线（１０５），获得穿过所述板（１３）的贯通开口（１０４）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿戈斯蒂诺巴比耶里，尼可拉索里尼，
申请(专利权)人：卡萨尔甲醛公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]